JPH1164836A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JPH1164836A
JPH1164836A JP9224639A JP22463997A JPH1164836A JP H1164836 A JPH1164836 A JP H1164836A JP 9224639 A JP9224639 A JP 9224639A JP 22463997 A JP22463997 A JP 22463997A JP H1164836 A JPH1164836 A JP H1164836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
light shield
glass substrate
crystal panel
Prior art date
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Pending
Application number
JP9224639A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Takigawa
信一 瀧川
Fumiaki Emoto
文昭 江本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH1164836A publication Critical patent/JPH1164836A/ja
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示装置の液晶パネルの表示強度を向上
し、かつ表示強度むらを低減する。 【解決手段】 複数の画素電極2と一つまたは複数の対
向電極8との間に挟まれた液晶層9と、画素電極2また
は対向電極8に電圧を印加するための電気素子3と、液
晶層9に対して平行となるように配されかつ画素電極2
に対向する開口部5と電気素子3に対向する遮光部6と
を有する遮光層7と、この遮光層7の光入射側であって
遮光部6に対向する位置に配されたマイクロレンズ21
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遮光層を有する液
晶パネル等の画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高画質なハイビジョン放送の本格
的運用やDVD等の新メディアの出現により、50イン
チから100インチの大型画面が要求されている。そこ
で、CRTを用いたリアテレビが実現されてきたが、地
磁気によるコンバージェンズ調整等の問題があるため、
近年液晶を用いたプロジェクタテレビが急速に市場を拡
大している。また、従来のオーバーヘッドプロジェクタ
を用いたプレゼンテーションとは異なるプレゼンテーシ
ョンが増えてきており、例えばパーソナルコンピュータ
にプロジェクタを直接接続し、パーソナルコンピュータ
の画像を直接拡大投写する液晶プロジェクタが用いられ
ている。このパーソナルコンピュータと接続可能な表示
モード(VGA、SVGA、XGA等)を有する液晶プロジェクタ
として、小型かつ軽量で調整が少ないフロント型の液晶
プロジェクタが用いられている。
【0003】以下、従来の画像表示装置(JAPAN DISPLA
Y '92 Digest p.875)について図6、図7を用いて説明
する。
【0004】図6において、一方のガラス基板1(断面
を示すハッチング省略)上には光透過性の複数の画素電
極2およびこの画素電極2に電圧を印加するための薄膜
トランジスタ、保持容量、配線層等の電気素子3がマト
リクス状に形成されている。他方のガラス基板4(断面
を示すハッチング省略)の表面には開口部5と遮光部6
とからなる遮光層7が形成されており、この遮光層7を
覆うように対向電極8が設けられている。この対向電極
8とガラス基板1との間には液晶が封入されて液晶層9
が形成されている。また、ガラス基板4の表面であって
遮光層7が配された表面の反対側には、表面に複数のマ
イクロレンズ10を備えたガラス基板11(断面を示す
ハッチング省略)が光学接着剤12によって接着されて
いる。マイクロレンズ10は、屈折率が周囲の屈折率よ
りも大きいために凸レンズ効果を有し、また遮光層7の
開口部5に対向する位置に設けられているためにガラス
基板11側から液晶層9に垂直に入射しようとする光線
13ないし光線16を遮光層7の開口部5のほぼ中心部
に集光する。そのため、マイクロレンズ10を有しない
場合よりも、液晶パネルの明るさが向上する。なお一画
素の大きさ(開口部5のピッチ)は30μm、開口率
(遮光層7の面積に対する開口部5の面積の割合)は5
0%である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源と
して用いられるランプは点光源ではないため、ガラス基
板11に対して垂直に入射する光ばかりでなく、斜めに
入射する光も多く存在する。このため、図6に示すよう
に、ガラス基板11に対して垂直に入射する光線13な
いし光線16は、遮光部6によって遮られることはない
が、図7に示すように、ガラス基板11に対して傾いて
入射する光線17ないし光線20は、遮光部6に集光し
て、液晶層9に入射できないため、液晶パネルの表示画
面が暗くなってしまう。これらのことから、入射角が一
定の角度以上となると、ほとんどの光が遮光部6に集光
してしまい、液晶層9には入射できないことがわかる。
したがって、斜めに入射する光を有効に利用することが
できず、表示画面が暗くなってしまう。このような入射
光の斜め入射は、特に液晶パネルの端部において多いた
め、液晶パネルの表示領域によって明るさの相違が生
じ、液晶パネルの表示強度にむらが発生してしまう。
【0006】本発明は、液晶パネルの表示強度を向上
し、かつ表示強度むらを低減した画像表示装置を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、複数の画素電極と一つまたは複数の対向電極との間
に挟まれた液晶層と、前記画素電極または前記対向電極
に電圧を印加するための電気素子と、前記液晶層に対し
て平行となるように配されかつ前記画素電極に対向する
開口部と前記電気素子に対向する遮光部とを有する遮光
層と、この遮光層の光入射側であって前記遮光部に対向
する位置に配された光発散素子とを備えたものである。
本発明によれば、光発散素子を遮光部に対向する位置に
備えることにより、遮光層に対して斜めに入射した光が
遮光層の開口部を通過する割合が増加する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1ないし図5を用いて説明する。
【0009】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1における画像表示装置の液晶パネルの断面図であ
る。図1において、一方のガラス基板1(断面を示すハ
ッチング省略)上には光透過性の複数の画素電極2およ
びこの画素電極2に電圧を印加するための薄膜トランジ
スタ、保持容量、配線層等の電気素子3がマトリクス状
に形成されている。他方のガラス基板4(断面を示すハ
ッチング省略)の表面には開口部5と遮光部6とからな
る遮光層7が形成されており、この遮光層7を覆うよう
に対向電極8が設けられている。この対向電極8とガラ
ス基板1との間には液晶が封入されて液晶層9が形成さ
れている。また、ガラス基板4の表面であって遮光層7
が配された表面の反対側には、表面に複数のマイクロレ
ンズ21を備えたガラス基板11(断面を示すハッチン
グ省略)が光学接着剤12によって接着されている。
【0010】本実施の形態における液晶パネルの構成
は、次の2点において、図6に示した従来の液晶パネル
とは異なる。すなわち、第一に、従来の液晶パネルのマ
イクロレンズ10は凸レンズ効果を有するものであるの
に対し、本実施の形態における液晶パネルのマイクロレ
ンズ21は、凹レンズ効果を有し、すなわち負の焦点距
離を有する光発散素子であるという点である。マイクロ
レンズ21が凹レンズ効果を有するのは、マイクロレン
ズ21を構成する有機材料の屈折率(1.43)がマイ
クロレンズ21の曲面に接する光学接着剤12の屈折率
(1.51)よりも低いためである。
【0011】第二に、従来の液晶パネルのマイクロレン
ズ10が遮光層7の開口部5にそれぞれ対向する位置に
設けられているのに対し、本実施の形態における液晶パ
ネルのマイクロレンズ21は、遮光層7の遮光部6にそ
れぞれ対向する位置に設けられており、開口部5にそれ
ぞれ対向する位置には光の進行方向を変化させる光学素
子は何ら設けられていないという点である。
【0012】次に、ガラス基板11に入射する光線の伝
搬について説明する。図1に示すように、ガラス基板1
1に対して垂直に入射する光線14および光線15はそ
のまま直進し、遮光層7の開口部5を通過して液晶層9
に入射する。また、光線13および光線16は、凹レン
ズ効果を有するマイクロレンズ21によって屈折され、
遮光層7の開口部5を通過して液晶層9に入射すること
により液晶パネルの表示強度が向上する。
【0013】一方、図2に示すように、ガラス基板11
に対して斜めに入射する光線18および光線19はその
まま直進し、遮光層7の開口部5を通過して液晶層9に
入射する。また、光線17は凹レンズ効果を有するマイ
クロレンズ21によって屈折され、遮光層7の開口部5
を通過して液晶層9に入射することにより液晶パネルの
表示強度が向上する。なお、光線20は、遮光層7の遮
光部6によって遮られるが、全体としては図7に示した
従来の液晶パネルのガラス基板11に対して光線が斜め
に入射した場合に比べて、遮光層7の開口部5に入射す
る光量が増え、液晶パネルの表示強度が向上する。
【0014】図3は、光線の入射角と、マイクロレンズ
10もマイクロレンズ21も有しない液晶パネルの明る
さを1としたときの相対的な明るさとの関係を、従来の
液晶パネルの場合(曲線A)と本発明の実施の形態1に
おける液晶パネルの場合(曲線B)について示したもの
である。
【0015】図3からわかるように、入射角が小さいと
き(約5度未満のとき)は、従来の液晶パネルの方が明
るい画像を表示するが、入射角が大きいとき(約5度以
上のとき)本発明の実施の形態1における液晶パネルの
方が明るい画像を表示することができる。液晶パネルの
表示領域の周辺部においては、通常は、入射角が6度な
いし8度であるため、本発明によれば、液晶パネルの表
示領域の周辺部において表示強度が向上する。また、本
発明の実施の形態1における液晶パネルは、入射角の変
化に対する明るさの変化量(曲線Bの変化量)が従来の
もの(曲線Aの変化量)に比べて少ないため、入射角の
ばらつきに起因する表示強度のばらつき(表示強度のむ
ら)が少ない。
【0016】(実施の形態2)図4は、実施の形態2に
おける液晶パネルの断面図である。
【0017】実施の形態2における液晶パネルは、実施
の形態1における液晶パネルとは、マイクロレンズ21
のかわりに、マイクロプリズム22を用いた点が異なっ
ている。
【0018】図4に示すように、マイクロプリズム22
は、断面が二等辺三角形であるため、その頂点を境とし
て片側に入射する光線16の屈折角と、他の片側に入射
する光線23の屈折角の大きさとが等しく、かつ屈折す
る方向が対称的(屈折角の正負が逆)である。したがっ
て、マイクロプリズム22に入射した光線13ないし光
線16および光線23はいずれも、遮光層7のいずれか
の開口部5を通過し、液晶層9に入射する。ガラス基板
11に対して光線が斜めに入射した場合も、実施の形態
1の場合と同様の作用により、液晶層9に入射する光線
が多いため、液晶パネルの表示強度が向上する。したが
って、表示むらの少ない液晶パネルを得ることができ
る。
【0019】また、図5に示すように、入射光線を一方
向のみに屈折させるマイクロプリズム24を用いた場合
でも、同様の効果を得ることができる。
【0020】なお、この液晶パネルを液晶プロジェクタ
に用いる場合は、液晶パネルから出射された光線のう
ち、液晶プロジェクタの投射レンズ(図示せず)のFナ
ンバーで決まる角度以下の出射角を有する光線のみが、
最終的に表示画面に投射されるので、マイクロプリズム
22またはマイクロプリズム24の屈折角を液晶プロジ
ェクタの投射レンズの最大屈折角以下に調整することに
より、表示強度の高い液晶プロジェクタを製造すること
ができる。マイクロプリズム22、24の屈折角の調整
は、マイクロレンズ21の屈折角の調整よりも容易であ
る。
【0021】上記の各実施の形態においては、透過型の
液晶パネルについて説明したが、光線の入射角度、出射
角度およびマイクロレンズやガラス基板等の光学素子の
屈折率を調節すれば、反射型の液晶パネルやプラズマデ
ィスプレイパネル等の他の画像表示装置においても、本
発明は同様に実施できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
画素電極と一つまたは複数の対向電極との間に挟まれた
液晶層と、前記画素電極または前記対向電極に電圧を印
加するための電気素子と、前記液晶層に対して平行とな
るように配されかつ前記画素電極に対向する開口部と前
記電気素子に対向する遮光部とを有する遮光層と、この
遮光層の光入射側であって前記遮光部に対向する位置に
配された光発散素子とを備えることにより、表示強度を
向上し、かつ表示強度のむらを低減することのできる画
像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
液晶パネルの断面図
【図2】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
液晶パネルの断面図
【図3】光線の入射角と入射強度との関係を示す図
【図4】本発明の実施の形態2における画像表示装置の
液晶パネルの断面図
【図5】本発明の実施の形態2における画像表示装置の
液晶パネルの断面図
【図6】従来の画像表示装置の液晶パネルの断面図
【図7】従来の画像表示装置の液晶パネルの断面図
【符号の説明】
1、4、11 ガラス基板 2 画素電極 3 電気素子 5 遮光層の開口部 6 遮光層の遮光部 7 遮光層 8 対向電極 9 液晶層 10、21 マイクロレンズ 12 光学接着剤 13、14、15、16、17、18、19、20、2
3 光線 22、24 マイクロプリズム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画素電極と一つまたは複数の対向
    電極との間に挟まれた液晶層と、前記画素電極または前
    記対向電極に電圧を印加するための電気素子と、前記液
    晶層に対して平行となるように配されかつ前記画素電極
    に対向する開口部と前記電気素子に対向する遮光部とを
    有する遮光層と、この遮光層の光入射側であって前記遮
    光部に対向する位置に配された光発散素子とを備えたこ
    とを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記光発散素子として負の焦点距離を有
    するレンズを用いたことを特徴とする請求項1記載の画
    像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記光発散素子としてプリズムを用いた
    ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記プリズムが、入射する全ての光の屈
    折角が一定となる構成を有していることを特徴とする請
    求項3記載の画像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記プリズムが、片側半分の領域に入射
    する光の屈折角と、他の片側半分の領域に入射する光の
    屈折角との大きさが同一で、正負が逆となる構成を有し
    ていることを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。
JP9224639A 1997-08-21 1997-08-21 画像表示装置 Pending JPH1164836A (ja)

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